(57)【要約】【課題】ＥＰＳ機構への衝撃をより高精度に検出すること。【解決手段】パワーステアリング装置１は、車両前部に配設され、操舵を補助するための操舵補助トルクを、ラック軸３に対して付与する。また、当該装置１は、ラック軸３を収納するラックハウジング２への物体の衝突を検出する衝突検出手段を備えている。【選択図】図３
2007137276.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
車両前部に配設され、操舵を補助するための操舵補助トルクを、ラック軸に対して付与するパワーステアリング装置であって、
前記ラック軸を収納するラックハウジングへの物体の衝突を検出する衝突検出手段を備えることを特徴とするパワーステアリング装置。
【請求項２】
請求項１記載のパワーステアリング装置であって、
前記衝突検出手段は、前記ラックハウジングの締結部への衝突荷重を検出することを特徴とするパワーステアリング装置。
【請求項３】
請求項１記載のパワーステアリング装置であって、
前記衝突検出手段は、前記ラックハウジングの応力集中部の変形を検出することを特徴とするパワーステアリング装置。
【請求項４】
請求項１記載のパワーステアリング装置であって、
前記衝突検出手段は、前記ラックハウジングの車両本体に対する相対移動を検出することを特徴とするパワーステアリング装置。
【請求項５】
請求項１乃至４のうちいずれか１項記載のパワーステアリング装置であって、
前記衝突検出手段により前記ラックハウジングへの物体の衝突が検出されたとき、前記ラック軸に対して付与する前記操舵補助トルクの制御態様を変更することを特徴とするパワーステアリング装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、車両の操舵補助を行うパワーステアリング装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、エアバック用の衝突検出器からの検出信号に基づいて、車両へ衝突したと判定したとき、電動パワーステアリング（ＥＰＳ）用のモータを駆動停止させることで、モータ駆動回路への過電流を防止した電動パワーステアリング装置が知られている（例えば、特許文献１参照）。
【特許文献１】特開２０００−７２００７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
上記従来の電動パワーステアリング装置においては、エアバック用の衝突検出器からの検出信号に基づいて、車両への衝突を判定している。この為、車両への物体の衝突は検出されるが、ＥＰＳ機構自体への衝撃を正確に検出できない虞がある。
【０００４】
本発明はこのような課題を解決するためのものであり、ＥＰＳ機構への衝撃をより高精度に検出することを主たる目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
上記目的を達成するための本発明の一態様は、
車両前部に配設され、操舵を補助するための操舵補助トルクを、ラック軸に対して付与するパワーステアリング装置であって、
前記ラック軸を収納するラックハウジングへの物体の衝突を検出する衝突検出手段を備えることを特徴とするパワーステアリング装置である。
【０００６】
この一態様によれば、ラック軸を収納するラックハウジングへの車両部材等の物体の衝突を検出する衝突検出手段を備える。これにより、ラックハウジング内のＥＰＳ機構への衝撃をより高精度に検出することができる。
【０００７】
この一態様において、前記衝突検出手段は、前記ラックハウジングの締結部への衝突荷重を検出してもよい。
【０００８】
この一態様において、前記衝突検出手段は、前記ラックハウジングの応力集中部の変形を検出してもよい。
【０００９】
この一態様において、前記衝突検出手段は、前記ラックハウジングの車両本体に対する相対移動を検出してもよい。
【００１０】
この一態様において、前記衝突検出手段により前記ラックハウジングへの物体の衝突が検出されたとき、前記ラック軸に対して付与する前記操舵補助トルクの制御態様を変更してもよい。例えば、衝突検出手段によりラックハウジングへの物体の衝突が検出されたとき、ラック軸に対する操舵補助トルクの付与を制限又は停止してもよい。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、ＥＰＳ機構への衝撃をより高精度に検出することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
以下、本発明を実施するための最良の形態について、添付図面を参照しながら実施例を挙げて説明する。なお、電動式のパワーステアリング装置の基本概念、主要なハードウェア構成、作動原理、及び基本的な制御手法等については当業者には既知であるため、詳しい説明を省略する。
【００１３】
図１は、本発明の一実施例に係るパワーステアリング装置の概略図である。本実施例に係るパワーステアリング装置１は、概略するとラックハウジング２、ラック軸３、電動モータ４、及びモータシャフト５、ボールねじ装置６等から構成とされている。ラックハウジング２は、中空円筒状の第１ラックハウジング２ａおよび第２ラックハウジング２ｂと、これらラックハウジング２ａ、２ｂの間に設けられたヨークハウジング２ｃからなり、各ハウジング２ａ、２ｂ、２ｃはボルト等によって同軸的に締結されている。
【００１４】
ラックハウジング２には、ラック軸３が軸線方向（図中矢印Ｘ１、Ｘ２で示す方向）に移動可能に貫通され、第１および第２ラックハウジング２ａ、２ｂより突出されたラック軸３の両端は、タイロッド７、８を介して左右の前輪に連結される。第１および第２ラックハウジング２ａ、２ｂの端部とタイロッド７、８の各間には、伸縮かつ屈曲可能なブーツ９、１０が装着され、これらブーツ９、１０によってラックハウジング２内を外部より遮蔽している。
【００１５】
また、第１ラックハウジング２ａには、ステアリングホイールに接続された入力軸１１と連結したピニオン１２が配設されており、このピニオン１２はラック軸３に形成されたラック歯（図示しない）に噛合している。よって、運転者がステアリングホイールを操作すると、この操作力により入力軸１１を介してピニオン１２が回転し、ピニオン１２とラック歯の噛合によりピニオン１２の回転はラック軸３の直線移動に変換され、これによりタイロッド７、８を介して前輪の操舵が行なわれる。
【００１６】
電動モータ４は、ラックハウジング２を構成するヨークハウジング２ｃ内のラック軸３の回りに配設されており、後述するようにモータシャフト５を介してラック軸３に操舵補助力を付与する機能を奏する。この電動モータ４はブラシレスＤＣモータであり、固定子となる駆動ステータ４ａと、回転子となるモータシャフト５とを有した構成とされている。駆動ステータ４ａはコイルが巻回されており、ヨークハウジング２ｃの内壁に配設されている。
【００１７】
モータシャフト５は中空円筒状をなし、ラック軸３の周りに同軸的に遊嵌されている。このモータシャフト５は、所定位置において、ベアリング１３を介して、第１ラックハウジング２ａ及びヨークハウジング２ｃに回動可能に支持されている。
【００１８】
なお、ボールねじ装置６は、モータシャフト５の図中矢印Ｘ１方向の端部近傍に設けられている。このボールねじ装置６は、ボールねじナット６ａ、ボール６ｂ等により構成されている。
【００１９】
図２（ａ）は、図１に示すＡ部分を車両上方から見た部分拡大図であり、パワーステアリング装置１の要部を模式的に示す図である。
【００２０】
ラックハウジング２は、車両前部のエンジンルーム内において、車両幅方向に延在するサスペンションメンバ２０と、エンジン部材（エンジンＡＳＳＹ）等の車両前方部材２１と、の間に配設されている。また、第１ラックハウジング２ａおよび第２ラックハウジング２ｂが、ＥＰＳマウント２２及びマウントブッシュ２３を介して、サスペンションメンバ２０等に接続されることで、ラックハウジング２は、車両本体に支持されている。
【００２１】
上述したように、第１ラックハウジング２ａとヨークハウジング２ｃとは、ボルト２４により締結されている。すなわち、第１ラックハウジング２ａのフランジ部及びヨークハウジング２ｃのフランジ部には、複数のボルト穴が夫々形成されている。また、これらボルト穴には、ボルト２４が挿通し、挿通したボルト２４にナットが螺合することで、第１ラックハウジング２ａとヨークハウジング２ｃとは、締結されている。
【００２２】
図２（ｂ）は、図２（ａ）に示すパワーステアリング装置のＢ部分の部分拡大図であり、第１ラックハウジング２ａ及びヨークハウジング２ｃのフランジ部の断面図である。
【００２３】
図２（ｂ）に示す如く、第１ラックハウジング２ａ及びヨークハウジング２ｃのフランジ部に形成されたボルト穴には、円環状に形成されたワッシャ型ひずみセンサ２５が嵌合し、このひずみセンサ２５の内部をボルト２４が挿通している。また、第１ラックハウジング２ａのフランジ部と、ヨークハウジング２ｃのフランジ部とは、オフセットした状態で、ボルト２４により締結されている。これにより、ひずみセンサ２５には、車両前方からの負荷荷重によって、モーメント力が作用する為、車両前方からの負荷荷重をより確実に検出でき、衝突をより高精度に検出することができる。なお、ひずみセンサ２５は、ひずみ量に応じて、出力信号を出力する。
【００２４】
上述したひずみセンサ等の衝突センサ２５は、ラックハウジング２へのサスペンションメンバ２０、車両前方部材２１等の周囲の部材（以下、周囲部材と称す）の干渉を検出する干渉検出用ＥＣＵ（Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ  Ｃｏｎｔｒｏｌ  Ｕｎｉｔ、電子制御装置）３０がセンサハーネス２６を介して接続されている（図３）。干渉検出用ＥＣＵ３０は、衝突センサ２５からの出力信号に基づいて、ラックハウジング２への周囲部材の干渉を検出する。
【００２５】
なお、干渉検出用ＥＣＵ３０、及び後述のＥＰＳ（電動パワーステアリング装置）用ＥＣＵ３１は、マイクロコンピュータから構成されており、制御、演算プログラムに従って各種処理を実行すると共に、当該装置の各部を制御するＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ  Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ  Ｕｎｉｔ）、ＣＰＵの実行プログラムを格納するＲＯＭ（Ｒｅａｄ  Ｏｎｌｙ  Ｍｅｍｏｒｙ）、演算結果等を格納する読書き可能なＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ  Ａｃｃｅｓｓ  Ｍｅｍｏｒｙ）、タイマ、カウンタ、入出力インターフェイス（Ｉ／Ｏ）等を有している。
【００２６】
また、干渉検出用ＥＣＵ３０には、車両衝突時における車両への衝撃（加速度）を検出するエアバック用Ｇセンサ３２が接続されている。干渉検出用ＥＣＵ３０は、エアバック用Ｇセンサ３２により検出された加速度と、衝突センサ２５からの出力信号と、に基づいて、車両衝突時におけるラックハウジング２への周囲部材の干渉を検出する。
【００２７】
干渉検出用ＥＣＵ３０は、例えば、エアバック用Ｇセンサ３２により検出された加速度に基づいて、車両の衝突を判断し、衝突センサ２５からの出力信号と、予めＲＯＭに記憶された閾値マップと、に基づいて、車両衝突時において、周囲部材がラックハウジング２に干渉したか否かを判断する。また、干渉検出用ＥＣＵ３０は、衝突センサ２５からの出力信号と、予めＲＯＭに記憶されたダメージマップと、に基づいて、周囲部材の干渉による、ラックハウジング（ラックハウジングの内部を含む）２に対するダメージのレベルを推定する。なお、ダメージマップは、衝突センサ２５からの出力信号とラックハウジング２に対するダメージのレベルとの関係が実験的に求められ、ＲＯＭに記憶されている。例えば、衝突センサ２５からの出力信号が増加するほど、ラックハウジング２に対するダメージのレベルが増加する。
【００２８】
さらに、干渉検出用ＥＣＵ３０は、推定したダメージのレベルに基づいて、周囲部材がラックハウジング２に干渉した後の対応処理（例えば、補助トルクの付与を制限又は停止する、ユーザに対する警報を行う）を決定し、後述のＥＰＳ用ＥＣＵ３１又は警報装置３３に対して、指令信号を送信する。なお、警報装置３３として、例えば音声による警報を行うスピーカ、光の点灯、点滅等により警報を行うワーニングライト、具体的な警報メッセージ、異常内容を表示する表示装置等が該当する。また、ＥＰＳ用ＥＣＵ３１は、車両に搭載された送受信機を介して、情報センタに通信接続を行い、予め登録され、車両修理等が可能な販売店（ディーラ）に対して、ラックハウジング２内部等の故障内容を通知させるようにしてもよい。これにより、迅速な対処が可能となる。
【００２９】
干渉検出用ＥＣＵ３０には、操舵を補助する為の操舵補助トルクを制御するＥＰＳ用ＥＣＵ３１が接続されている。ＥＰＳ用ＥＣＵ３１は、電動モータ４を制御することで、ラック軸３に付与する操舵補助トルクを制御する。なお、干渉検出用ＥＣＵ３０及びＥＰＳ用ＥＣＵ３１は、別体で構成されているが、一体で構成されていてもよい。ＥＰＳ用ＥＣＵ３１は、干渉検出用ＥＣＵ３０からの制御信号に基づいて、例えば、ラック軸３に対する操舵補助トルクの付与を制限又は停止する。
【００３０】
次に、上述のように構成されたパワーステアリング装置１の制御処理フローについて説明する。図４は、本実施例に係るパワーステアリング装置１の制御処理フローの一例を示すフローチャーとである。なお、図４に示す制御処理フローは、所定の微小時間毎に繰り返し実行される。
【００３１】
衝突センサ２５は、ラックハウジング２への周囲部材の干渉を検出し（Ｓ１００）、エアバックＧセンサ３２は、車両への物体の衝突を検出する（Ｓ１１０）。
【００３２】
干渉検出用ＥＣＵ３０は、衝突センサ２５からの出力信号が変化しているか否かを判断し（Ｓ１２０）、エアバック用Ｇセンサ３２からの出力信号（加速度）が変化しているか否かを判断する（Ｓ１３０）。
【００３３】
干渉検出用ＥＣＵ３０は、衝突センサ２５からの出力信号が変化しており（Ｓ１２０のＹｅｓ）、かつエアバック用Ｇセンサ３２からの出力信号が変化していると判断し（Ｓ１３０のＹｅｓ）、車両に物体が衝突したと判断したとき、衝突センサ２５からの出力信号と、閾値マップとを照合し（Ｓ１４０）、車両衝突時において、周囲部材がラックハウジング２に干渉したか否かを判断する（Ｓ１５０）。このように、エアバック用Ｇセンサ３２からの出力信号により、車両への物体の衝突を判断し、さらに、衝突センサ２５からの出力信号により、周囲部材がラックハウジング２に干渉したか否かを判断することで、より正確に周囲部材のラックハウジング２への干渉を判断することができる。
【００３４】
干渉検出用ＥＣＵ３０は、周囲部材がラックハウジング２に干渉したと判断したとき（Ｓ１５０のＹｅｓ）、衝突センサ２５からの出力信号と、ダメージマップと、に基づいて、周囲部材の干渉による、ラックハウジング２に対するダメージのレベルを推定する（Ｓ１６０）。
【００３５】
さらに、干渉検出用ＥＣＵ３０は、推定したダメージのレベルに応じて、ラックハウジング２への干渉後の対応処理を決定し（Ｓ１７０）、その処理内容をＲＡＭに記憶する（Ｓ１８０）。
【００３６】
干渉検出用ＥＣＵ３０は、決定した対応処理に応じて、ＥＰＳ用ＥＣＵ３１又は警報装置３３に対して、指令信号を送信する（Ｓ１９０）。
【００３７】
以上、本実施例に係るパワーステアリング装置１において、ラックハウジング２に配設された衝突センサ２５からの出力信号に基づいて、ラックハウジング（ラックハウジング内部を含む）２に対するダメージのレベルを推定している。したがって、車両衝突時のラックハウジング２内のラック機構への衝撃を正確に検出することができる。
【００３８】
また、干渉検出用ＥＣＵ３０は、推定したダメージレベルに応じて、ラックハウジング２への干渉後の対応処理を決定している。したがって、ダメージに対するより適切な対応が可能となる。
【００３９】
以上、本発明を実施するための最良の形態について一実施例を用いて説明したが、本発明はこうした一実施例に何等限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において、上述した一実施例に種々の変形及び置換を加えることができる。
【００４０】
例えば、上記一実施例において、衝突センサ２５として、第１ラックハウジング２ａ及びヨークハウジング２ｃのフランジ部に形成されたボルト穴に嵌合した、円環状のワッシャ型ひずみセンサ２５が用いられているが、ラックハウジング２の応力集中が生じる部位２ｄにフィルム型センサ３５を配設した構成であってもよい（図５）。例えば、車両衝突時において、第１ラックハウジング２ａ及びヨークハウジング２ｃのフランジ部に、周囲部材が干渉し、第１ラックハウジング２ａの縮径した付根部２ｄに応力集中が生じる。当該付根部２ｄに円周方向に沿って、フィルム型センサ３５を配設する。なお、フィルム型センサ３５は、例えば、樹脂部材内に光ファイバを挿入した複合材からなり、第１ラックハウジング２ａの付根部２ｄの変形に応じて、その抵抗値を変化させる。また、上述した、ワッシャ型ひずみセンサ２５と、このフィルム型センサ３５とを、併用することで、ラックハウジング２に対するダメージのレベルをより高精度に推定してもよい。
【００４１】
また、ラックハウジング２の応力集中が生じる部位に、フィルム型センサ３５の代わりに導通センサ４５を配設する構成であってもよい（図６）。導通センサ４５は、例えば、ワイヤ４５ａの両端にコネクタ４５ｂを接続し、コネクタ４５ｂを応力集中が生じる部位２ｄに接続する。この場合、ラックハウジング２が所定量以上変形すると、コネクタ４５ｂが外れ断線する。干渉検出用ＥＣＵ３０は、このワイヤ４５ａの導通状態を確認することで、ラックハウジング２の変形を判断することができる。なお、組付け時、走行時等における、ひっかかりでワイヤ４５ａが断線しないように、導通センサ４５の外周には、センサカバー４５ｃが取り付けられている。
【００４２】
上記一実施例において、サスペンションメンバ２０とＥＰＳマウント２２との間にストロークセンサ５５を配設してもよい（図７）。ストロークセンサ５５は、車両前後方向へストロークを行い、例えば、周囲部材がラックハウジング２に干渉したときのマウントブッシュ２３の縮み量ｄを検出する。干渉検出用ＥＣＵ３０は、ストロークセンサ５５により検出されたマウントブッシュ２３の縮み量ｄに基づいて、ラックハウジング２に対するダメージのレベルを推定することができる。
【００４３】
また、サスペンションメンバ２０とＥＰＳマウント２２との間に配設されるストロークセンサ５５の代わりに、ＥＰＳマウント２２にリミットスイッチ６５を配設する構成であってもよい（図８）。リミットスイッチ６５は、オン状態になるとオン信号を出力し、オフ状態になるとオフ信号を出力する。マウントブッシュ２３の縮み量ｄが所定量以上となると、リミットスイッチ６５がオン状態となり、干渉検出用ＥＣＵ３０は、リミットスイッチ６５からの出力信号（オン信号又はオフ信号）に基づいて、例えば、ラックハウジング２内部へのダメージを予測することができる。
【００４４】
上記一実施例において、ラックハウジング２内のラック機構の加速度（振動）を検出するＧ（加速度）センサ３４がラックハウジング（内面又は外面）２に配設されていてもよい（図３）。なお、Ｇセンサ３４は、ノイズの影響を受けないように、ラックハウジング２の上方側、かつ剛性の高い部位に配設されている。また、Ｇセンサ３４による加速度の測定方向は、車両の前後方向に設定され、より正確な加速度の測定が可能となっている。
【００４５】
例えば、干渉検出用ＥＣＵ３０は、Ｇセンサ３４により検出された加速度が閾値以上になったと判断すると、ＥＰＳ用ＥＣＵ３１へ制御信号を送信して、ラック軸３に対して付与する操舵補助トルクの制御を停止する。これにより、ラック機構の２次不具合等を確実に防止することができる。
【００４６】
上記一実施例において、ＥＰＳマウント２２とサスペンションメンバ２０との間、及び／又はＥＰＳマウント２２が車両本体に締結される締結ボルト３６に、ロードワッシャ等の荷重センサ７５を配設してもよい（図９）。
【００４７】
例えば、干渉検出用ＥＣＵ３０は、荷重センサ７５により検出された荷重が閾値以上になったと判断すると、ＥＰＳ用ＥＣＵ３１へ制御信号を送信して、ラック軸３に対して付与する操舵補助トルクの制御を停止する。これにより、ラック機構の２次不具合等を確実に防止することができる。なお、干渉検出用ＥＣＵ３０は、各荷重センサ７５から出力される荷重と、予め実験により求めたマップと、を比較することで、例えば、ラックハウジング２の内部における、ダメージの大きい部位及びダメージ度合を推測することが可能となる。
【００４８】
なお、上記一実施例において、上記したワッシャ型ひずみセンサ２５、フィルム型センサ３５、導通センサ４５、ストロークセンサ５５、リミットスイッチ６５、Ｇセンサ３４、及び荷重センサ７５を任意に組み合わせることにより、ラックハウジング２に対するダメージのレベルをより高精度に推定することができる。
【００４９】
上記一実施例において、ラックハウジング２に対して、車両前方から物体が衝突する場合について、主に説明したが、パワーステアリング装置１の搭載位置によっては、物体がラックハウジング２に対して、車両後方から衝突することがある。例えば、エンジンＡＳＳＹのような大質量の部品が車両衝突時の慣性によって車両前方に移動し、エンジンＡＳＳＹの車両前方側に搭載されたパワーステアリング装置１に衝突することがある。この場合、車両の外観上、外傷が無いにもかかわらず、ラックハウジング２内部が損傷していることがある為、上述のようにＥＰＳ機構への衝撃を高精度に検出することが、有効となる。
【産業上の利用可能性】
【００５０】
本発明は、車両用のパワーステアリング装置に利用できる。搭載される車両の外観、重量、サイズ、走行性能等は問わない。
【図面の簡単な説明】
【００５１】
【図１】本発明の一実施例に係るパワーステアリング装置の概略図である。
【図２】（ａ）図１に示すＡ部分を車両上方から見た部分拡大図であり、パワーステアリング装置の要部を模式的に示す図である。（ｂ）図２（ａ）に示すパワーステアリング装置のＢ部分の部分拡大図であり、第１ラックハウジング及びヨークハウジングのフランジ部の断面図である。
【図３】本発明の一実施例に係るパワーステアリング装置のシステム構成を示す概略のブロック図である。
【図４】本実施例に係るパワーステアリング装置の制御処理フローの一例を示すフローチャーとである。
【図５】ラックハウジングの応力集中が生じる部位にフィルム型センサを配設した構成の一例を示す図である。
【図６】ラックハウジングの応力集中が生じる部位に導通センサを配設した構成の一例を示す図である。
【図７】サスペンションメンバとＥＰＳマウントとの間にストロークセンサを配設した構成の一例を示す図である。
【図８】ＥＰＳマウントにリミットスイッチを配設する構成の一例を示す図である。
【図９】ＥＰＳマウントとサスペンションメンバとの間、及び締結ボルトに、荷重センサを配設した構成の一例を示す図である。
【符号の説明】
【００５２】
１    パワーステアリング装置
２    ラックハウジング
２ａ  第１ラックハウジング
２ｂ  第２ラックハウジング
２ｃ  ヨークハウジング
３    ラック軸
２５    衝突センサ（ワッシャ型ひずみセンサ）
３０    干渉検出用ＥＣＵ
３１    ＥＰＳ用ＥＣＵ
３２    エアバック用Ｇセンサ
３５    フィルム型センサ
４５    導通センサ
５５    ストロークセンサ
６５    リミットスイッチ
【図１】
2007137276.tif 000003
【図２】
2007137276.tif 000004
【図３】
2007137276.tif 000005
【図４】
2007137276.tif 000006
【図５】
2007137276.tif 000007
【図６】
2007137276.tif 000008
【図７】
2007137276.tif 000009
【図８】
2007137276.tif 000010
【図９】
2007137276.tif 000011